第八章　第39课时　机械振动-2026年高考物理大一轮复习课件（含试题及答案）

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考点一　简谐运动的基本规律
考点二　简谐运动的表达式和图像
考点三　受迫振动和共振
1.简谐运动：如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向　　　　　，这样的运动就是简谐运动。2.平衡位置：物体在振动过程中　　　　为零的位置。3.回复力(1)定义：使物体在　　　　　附近做往复运动的力。(2)方向：总是指向　　　　　。
5.弹簧振子和单摆比较
　如图所示，一质点做简谐运动，O点为其平衡位置。
(1)质点由M点到O点的运动过程中加速度　　　，速度　　　，系统机械能　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)质点先后以相同的速度依次通过M、N两点，历时1 s，质点通过N点后再经过1 s又第2次通过N点，在这2 s内质点通过的总路程为12 cm。则质点的振动周期和振幅分别为　　　　。A.3 s、6 cmB.4 s、6 cmC.4 s、9 cmD.2 s、8 cm
(3)质点动能变化的周期是　　　　 s。
简谐运动的表达式和图像
1.简谐运动的表达式x＝ ，ωt＋φ为　　　，φ为　　　　，ω为圆频率，ω与周期T的关系为ω＝　　。
2.简谐运动的振动图像表示做简谐运动的物体的　　　随时间变化的规律，是一条正弦曲线。
(来自教材)如图为某物体做简谐运动的图像，在0~1.5 s范围内回答下列问题。
(1)哪些时刻物体的回复力与0.4 s时的回复力相同？
答案　0.6 s，1.2 s，1.4 s
(2)哪些时刻物体的速度与0.4 s时的速度相同？
答案　0.2 s，1.0 s，1.2 s
(3)哪些时刻的动能与0.4 s时的动能相同？
答案　0，0.2 s，0.6 s，0.8 s，1.0 s，1.2 s，1.4 s
(4)哪段时间的加速度在减小？
答案　0.1~0.3 s，0.5~0.7 s，0.9~1.1 s，1.3~1.5 s
(5)哪段时间的势能在增大？
答案　0~0.1 s，0.3~0.5 s，0.7~0.9 s，1.1~1.3 s
(2024·福建卷·2)如图(a)，装有砂粒的试管竖直静浮于水中，将其提起一小段距离后释放，一段时间内试管在竖直方向的振动可视为简谐运动。取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，试管振动图像如图(b)所示，则试管A.振幅为2.0 cmB.频率为2.5 HzC.在t＝0.1 s时速度为零D.在t＝0.2 s时加速度方向竖直向下
1.受迫振动(1)概念：系统在驱动力作用下的振动。(2)振动特征：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于______的频率，与物体的固有频率　　　。2.共振(1)概念：当驱动力的频率等于物体的　　　　　时，物体做受迫振动的振幅达到　　　的现象。(2)共振的条件：驱动力的频率等于物体的　　　　　。(3)共振的特征：共振时　　　最大。
(4)共振曲线(如图所示)。
f＝f0时，A＝　　，f与f0相差越大，物体做受迫振动的振幅　　　。
1.物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率有关。(　　)2.物体在发生共振时的振动是受迫振动。(　　)3.驱动力的频率越大，物体做受迫振动的振幅越大。(　　)
　 (2024·山东济南市期末)如图所示，松果采摘机利用了机械臂抱紧树干，通过采摘振动头振动而摇动树干，使得松果脱落，则A.工作中，树干的振动频率可能大于采摘振动头的振动　频率B.采摘振动头停止振动，则树干的振动频率逐渐减小C.采摘振动头振动频率越大，落果效果越好D.对于粗细不同的树干可以调整采摘振动头的频率以达到最佳采摘效果
1.如图所示，小球在BC之间做简谐运动，当小球位于O点时，弹簧处于原长，在小球从C运动到O的过程中A.动能不断增大，加速度不断减小B.回复力不断增大，系统机械能守恒C.弹性势能不断减小，加速度不断增大D.弹性势能不断增大，加速度不断减小
2.(2024·山东东营市部分学校模拟)轿车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的支持系统。某型号轿车的“车身—悬挂系统”振动的固有周期是0.4 s，这辆汽车匀速通过某路口的条状减速带，如图所示，已知相邻两条减速带间的距离为1.2 m，该车经过该减速带过程中，下列说法正确的是A.当轿车以10.8 km/h的速度通过减速带时，车身上 下颠簸得最剧烈B.轿车通过减速带的速度越小，车身上下振动的幅 度也越小C.轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得越剧烈D.该轿车以任意速度通过减速带时，车身上下振动的频率都等于2.5 Hz，与车速无关
3.(多选)如图，在研究单摆的运动规律过程中，测得单摆40次全振动所用的时间为80 s，已知当地的重力加速度大小g取9.8 m/s2，π2≈9.8，下列有关该单摆的说法中正确的是A.单摆做简谐运动时，在速度增大的过程中回复力一　定减小B.单摆做简谐运动的周期为3 sC.单摆的摆长约为1 mD.若把单摆放在月球上，则其摆动周期变大
4.(2024·甘肃卷·5)如图为某单摆的振动图像，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是A.摆长为1.6 m，起始时刻速度最大B.摆长为2.5 m，起始时刻速度为零C.摆长为1.6 m，A、C点的速度相同D.摆长为2.5 m，A、B点的速度相同
5.(2024·河北卷·6)如图，一电动机带动轻杆在竖直框架平面内匀速转动，轻杆一端固定在电动机的转轴上，另一端悬挂一紫外光笔，转动时紫外光始终竖直投射至水平铺开的感光纸上，沿垂直于框架的方向匀速拖动感光纸，感光纸上就画出了描述光点振动的x-t图像。已知轻杆在竖直面内长0.1 m，电动机转速为12 r/min，该振动的圆频率和光点在12.5 s内通过的路程分别为A.0.2 rad/s，1.0 mB.0.2 rad/s，1.25 rad/s，1.0 m rad/s，1.25 m
6.(2024·北京卷·9)图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是A.t＝0时，弹簧弹力为0B.t＝0.2 s时，手机位于平衡位置上方C.从t＝0至t＝0.2 s，手机的动能增大D.a随t变化的关系式为a＝4sin (2.5πt) m/s2
7.如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道对应的圆心角的度数很小(小于5°)，O是圆弧的最低点。两个完全相同的小球M、N(可视为质点)从圆弧左侧的不同位置同时释放。它们从释放到O点过程中都经过图中的P点。下列说法正确的是A.M比N后到达O点B.M、N通过P点时所受的回复力相同C.M有可能在P点追上N并与之相碰D.从释放到O点过程中，重力对M的冲量比重力对N的冲量大